(57)【要約】      （修正有）【課題】吸気流量を低下させることなくタンブル流を強化することができる内燃機関を提供する。【解決手段】エンジンは、吸気通路１のスロットルバルブ２の上流側と気筒内の燃焼室３８とを連通する導入通路６５を設けている。また導入通路の燃焼室側開口部を燃焼室３８の上壁面かつ排気バルブ側の外周部３８ａ周辺に設けている。そして当該導入通路６５の燃焼室側開口部近傍に弁手段たる電磁弁６６を設けている。そして、吸気行程で電磁弁６６を開弁するように電子制御装置６から開弁信号ｊが出力される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つ以上の吸気バルブ及び排気バルブを気筒の一方及び他方側に備えた内燃機関であって、
吸気通路におけるスロットル弁上流側と前記気筒内の燃焼室とを連通する導入通路を設け、
前記導入通路の燃焼室側開口部を前記燃焼室の上壁面かつ排気バルブ側の外周部周辺に設けるとともに前記導入通路の燃焼室側開口部近傍に弁手段を設け、
当該弁手段を吸気行程中に開弁することを特徴とする内燃機関。
【請求項２】
前記燃焼室に横方向又は傾斜方向に燃料を噴射し得るインジェクタを設けた筒内噴射式のものであって、
吸気行程且つ燃料噴射タイミングで前記弁手段を開弁する請求項１記載の内燃機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車等に好適に用いられる内燃機関に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、混合気を燃焼室内に隈無く行き渡らせることによって低燃費化、排気ガス浄化を図るべく、燃焼室内の縦向きの気流であるタンブル流の強化をしようとする試みが種々行なわれている。その一例としては、吸気行程において、吸入負圧によりアシストエアが吸気ポートに向かって噴出されることで、吸入空気が外曲がり側に偏流し、タンブル流が発生されるようにしているものが開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
しかしながら上記特許文献１のように吸気ポート形状の最適化による手法であると、吸気流量の低下が伴ってしまうという問題がある。
【０００４】
また、特に直噴エンジンでは、吸気の気流に乗ってボア壁に燃料が付着してしまい、オイルの劣化や燃費悪化が引き起こされるという問題がある。この傾向はインジェクタを水平か、水平に近い角度で傾斜させて配した所謂インジェクタ横置き式の内燃機関においてはさらに顕著にみられる傾向がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１９３４５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上述したような点に着目したものであり、吸気流量を低下させることなくタンブル流を強化することができる内燃機関を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、このような目的を達成するために、次のような手段を講じたものである。
【０００８】
すなわち本発明に係る内燃機関は、少なくとも１つ以上の吸気バルブ及び排気バルブを気筒の一方及び他方側に備えた内燃機関であって、吸気通路におけるスロットル弁上流側と前記気筒内の燃焼室とを連通する導入通路を設け、前記導入通路の燃焼室側開口部を前記燃焼室の上壁面かつ排気バルブ側の外周部周辺に設けるとともに前記導入通路の燃焼室側開口部近傍に弁手段を設け、当該弁手段を吸気行程中に開弁することを特徴とする。
【０００９】
このようなものであれば、燃焼室では吸気行程中に排気バルブ側の燃焼室の外周部に導入通路からの下向きの気流が発生するため、吸気バルブからの吸気導入によるタンブル流がより強化されるようになる。その結果、混合気は燃焼室内に速やかに且つ隈無く拡散することになる。そのため安定した燃焼が実現され、ひいては燃費の向上や排気ガスの質の向上にも資するものとなる。
【００１０】
また、気筒の一方側から燃焼室に横方向又は傾斜方向に燃料を噴射し得るインジェクタを設けた筒内噴射式のである場合には、インジェクタから噴射された燃料の一部が燃焼室の外周部に付着してしまい、その燃料がオイルと混ざることによるオイルの劣化や燃料が一部付着しても十分な燃料で燃焼させようとして過剰に燃料を噴射しなければならないという不具合を招来する。しかし本発明で有れば、吸気行程且つ燃料噴射タイミングで前記弁手段を開弁することにより、上述した下向きの気流が燃料の付着を抑制するか、或いは外周部に付着してしまった燃料を混合気に混合させることができるので、上述したオイルの劣化は低減されるとともに、過剰な燃料噴射の回避による燃費の確実な向上に寄与し得る。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、吸気流量を低下させることなくタンブル流を強化することができる内燃機関を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態に係る正面からの概略構成図。
【図２】同実施形態に係る模式的な平面図。
【図３】図１の要部に対応した作用説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１４】
この実施形態の内燃機関たるエンジンは、自動車に搭載される筒内噴射型のガソリンエンジンであって、その一例として、排気エネルギでタービン５２を駆動するターボチャージャ５０を備えるとともに、可変バルブタイミング機構を備えたものを示している。
【００１５】
具体的には、図１に１気筒の構成を概略的に示したエンジンは、自動車用の２気筒のもので、その吸気通路１には、ターボチャージャ５０を構成するコンプレッサ５１が接続され、コンプレッサ５１の下流には、アクセルペダル４の操作に対応して開閉するスロットル弁２が設けてある。そしてそのスロットル弁２の下流側にはサージタンク３が設けられる。コンプレッサ５１によりインタークーラ５を介してサージタンク３に供給された吸入空気は、吸気ポート１０及び吸気バルブ３７を介して燃焼室３８内に吸入される。燃焼室３８の天井にはインジェクタ１８及び点火プラグ１９が設けてあり、このインジェクタ１８及び点火プラグ１９を、電子制御装置６により制御するようにしている。ここで本実施形態ではインジェクタ１８を、燃焼室３８に対し横方向又は傾斜方向に燃料を噴射し得る、所謂横置き式としている。
【００１６】
また、排気通路２０には、燃焼室３８から排気バルブ３６を介して排出された排気ガスにより駆動される、ターボチャージャ５０を構成するタービン５２が接続される。タービン５２の上流と下流とを接続するバイパス通路５３が設けてあり、そのバイパス通路５３にはエンジンの運転状態に応じて開閉制御できる過給圧逃がし弁であるウェイストゲート弁５４が設けてある。この実施形態にあっては、ウェイストゲート弁５４はその開閉を電子制御装置６により制御できる構成であり、バイパス通路５３はターボチャージャ５０に一体に形成してある。さらに、タービン５２までの管路には、排気ガス中の酸素濃度を測定するためのＯ2センサ２１が取り付けられる。さらに、タービン５２の下流には、図示しないマフラに至るまでの位置に三元触媒（図示しない）が取り付けられている。
【００１７】
なお、この実施形態のスロットルバルブ２は、アクセルセンサ１２から出力されるアクセル開度信号ｂ及びスロットルセンサ１６から出力されるスロットル開度信号ｄに基づいて、その時の運転状態に応じてその開度を電気的に制御される型式の、いわゆる電子スロットルと呼ばれるもので、アクセルペダル４が操作されることにより、その操作に対応して必ずしも開度が変更されるものではない。
【００１８】
このエンジンは、吸気バルブ３７の開閉タイミングすなわちバルブタイミングを変更するための可変バルブタイミング機構を備えている。可変バルブタイミング機構は、いわゆる揺動シリンダ機構を利用したもので、吸気カムシャフト６２に固定されたロータと、ロータの外側に嵌められるハウジングと、ロータに対してハウジングを回動させるための電磁式４方向切換制御弁であるオイルコントロールバルブと、互いに噛み合うように一方をハウジングに取り付けて他方を排気カムシャフト６１に固定した一対のギアと、排気カムシャフト６１の端部に取り付けられてクランク角度信号ｍ及び気筒判別用信号を出力するクランクセンサ４１と、吸気カムシャフトの端部に取り付けられて吸気カム信号ｎを出力するタイミングセンサ４２とを備える構成である。
【００１９】
このような構成において、吸気バルブ３７のバルブタイミングは、電子制御装置６から出力される開閉タイミング信号により可変バルブタイミング機構が作動して変更されるものである。すなわち、可変バルブタイミング機構は、開閉タイミング信号を受けると、ハウジングに流出入する作動油の方向及び量をオイルコントロールバルブにより制御する。これにより、ロータに対するハウジングの相対角度が変化し、吸気カムシャフト６２と排気カムシャフト６１との間に所望の回転位相差を生じさせて、バルブタイミングを可変制御するものである。つまり、クランクシャフトの回転に対して、排気バルブ３６を常に一定のタイミングで開閉させつつ、吸気バルブ３７の開閉タイミングを変化させることにより、吸気バルブ３７の開閉タイミングと排気バルブ３６の開閉タイミングとの相対位相差を所定角度範囲内で自在に変化させることができる。
【００２０】
可変バルブタイミング機構は、例えば作動油により作動する機械式のもので、電子制御装置６により制御されて、排気バルブ３６と吸気バルブ３７との内の吸気バルブ３７の開閉タイミング（バルブタイミング）を制御できるものである。すなわち、電子制御装置６が出力する信号により、作動油が制御されて作動するものである可変バルブタイミング機構は、吸気バルブ３７を全開にする作動中心を、ピストン３９が最上位置となる排気上死点に対して進角及び遅角する。可変バルブタイミング機構は、排気バルブ３６と吸気バルブ３７との開弁期間が重なり合うバルブオーバーラップを、吸気バルブ３７のバルブタイミングを制御することにより達成する。
【００２１】
本実施形態では図２にその配置を模式的に示すように、排気バルブ３６及び吸気バルブ３７をそれぞれ一対有したものとしている。同図に示すように、排気バルブ３６は、インジェクタ１８及び点火プラグ１９が設けられた位置を境に対をなして配置されたものとしている。そして吸気バルブ３７についても、インジェクタ１８及び点火プラグ１９が設けられた位置を境に対をなして配置されたものとしている。そして排気バルブ３６は排気カムシャフト６１に設けられた一対のリフト手段である排気カム６３にその上部がそれぞれ摺接しており、排気カムシャフト６１の回転により排気カム６３の回転に応じて所定のタイミングで開閉する。また吸気バルブ３７は吸気カムシャフト６２に設けられた吸気カム６４にその上部がそれぞれ摺接しており、吸気カムシャフト６２の回転により吸気カム６４の回転に応じて所定のタイミングで開閉する。
【００２２】
ここで、本実施形態では図１に示すように、吸気通路１と気筒内の燃焼室３８とを連通する導入通路６５を設けている。そして導入通路６５の吸気通路側開口部６５ａを、スロットルバルブ２の上流側に設けている。また導入通路の燃焼室側開口部６５ｂを前記燃焼室３８の上壁面かつ排気バルブ側の外周部３８ａ周辺に設けている。そして当該導入通路６５の燃焼室側開口部６５ｂ近傍に弁手段たる電磁弁６６を設けている。この電磁弁６６は、電子制御装置６から出力される開弁信号ｊによって開弁するものである。また実施形態では本発明の弁手段として電磁弁６６を適用したが、本発明の弁手段は当該電磁弁６６に限定されることはない。例えば弁手段として、吸気カムシャフト６２や排気カムシャフト６１の回転に応じて開弁するカムに摺接しながら開弁するように構成したものや、ピストンの下降による負圧に応じて開弁し得る逆止弁によって構成してもよい。
【００２３】
可変バルブタイミング機構とともにエンジンの運転を制御する電子制御装置６は、中央演算装置７と、記憶装置８と、入力インターフェース９と、出力インターフェース１１とを具備してなるコンピュータシステムを主体に構成されている。その入力インターフェース９には、サージタンク３内の圧力（吸気圧）を検出するための吸気圧センサ１３から出力される吸気圧信号ａ、スロットル弁２の開度を検出するスロットルセンサ１６から出力される開度信号ｄ、アクセルペダル４の踏度つまりアクセル開度を検出するアクセルセンサ１２から出力されるアクセル開度信号ｂ、エンジン回転数を検出するための回転数センサから出力される回転数信号、クランクセンサ４１から出力されるクランク角度信号ｍ、タイミングセンサ４２から出力される吸気カム信号ｎ、上記したＯ2センサ２１から出力される電圧信号ｈ等が入力される。一方、出力インターフェース１１からは、インジェクタ１８に対して燃料噴射信号ｇが、ウェイストゲート弁５３に対して開閉制御信号ｆが、また火花着火の実施に際して点火プラグ１９に対して点火信号ｉが、電磁弁６６には開弁信号ｊが出力されるようになっている。
【００２４】
電子制御装置６には、電磁弁６６を吸気行程中且つ燃料噴射タイミングで開弁する出力制御プログラムが格納してある。
【００２５】
図３は、本実施形態における燃料噴射時の燃料室３８内の挙動を模式的に示したものである。同図に示すように、吸気行程、詳細には吸気行程においてインジェクタ１８から燃料ｆｕが横向き又は斜め下方向に噴射されるタイミングにおいて吸気バルブ３７が開弁すると、燃焼室３８の上端から外周部３８ａに沿うようにした図示時計回りのタンブル流ｔｂが起こる。ここで対をなす排気バルブ３６間であり且つ燃焼室３８の外周部３８ａ連続するように配置された燃焼室側開口部６５ｂ近傍に設けた電磁弁６６が開弁すると、外周部３８ａでは上述したタンブル流ｔｂと同じ方向である下方向に導入流ｉａが起こる。これによりタンブル流ｔｂはより強いものとなるとともに、燃料ｆｕはタンブル流によって燃焼室３８内に隈無く拡散するとともに、導入流ｉａによって排気バルブ３６側の燃焼室３８外周部３８ａに届き難くなる。また既に外周部３８ａに付着した燃料は、導入流ｉａにより再び混合気と混じり、燃焼へと費やされる。
【００２６】
以上のような構成とすることにより、本実施形態に係るエンジンでは、燃焼室３８では吸気行程中に排気バルブ側の燃焼室の外周部に導入通路からの下向きの気流である導入流ｉａが発生するため、吸気バルブ３７からの吸気導入によるタンブル流ｔｂがより強化されるようになる。その結果、混合気は燃焼室３８内に速やかに且つ隈無く拡散することになる。そのため安定した速やかな燃焼が実現され、ひいては燃費の向上や排気ガスの質の向上にも資するものとなっている。
【００２７】
特に本実施形態では、気筒の一方側から燃焼室３８に横方向又は傾斜方向に燃料を噴射し得るインジェクタを設けた筒内噴射式の構成を適用しているものの、上述した導入流ｉａによってインジェクタ１８から噴射された燃料ｆｕの一部が燃焼室３８の外周部３８ａに付着してしまい、その燃料ｆｕがオイルと混ざることによるオイルの劣化や燃料ｆｕが一部付着しても十分な燃料ｆｕで燃焼させようとして過剰に燃料ｆｕを噴射しなければならないという不具合を有効に回避している。
【００２８】
つまり本実施形態に係るエンジンは、吸気行程且つ燃料噴射タイミングで弁手段たる電磁弁６６を開弁することにより、上述した導入流ｉａが燃料の付着を抑制するか、或いは外周部３８ａに付着してしまった燃料ｆｕを混合気に混合させることができるので、上述したオイルの劣化は有効に低減されるとともに、過剰な燃料ｆｕの噴射の回避による燃費の確実な向上に寄与し得るものとなっている。
【００２９】
以上、本発明の実施形態について説明したが、各部の具体的な構成は、上述した実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【００３０】
例えば、上記実施形態ではターボチャージャを搭載した内燃機関に本発明を適用した態様を開示したが、勿論、自然吸気式の内燃機関に本発明を適用してもよい。また上記実施形態では筒内噴射式の内燃機関に本発明を適用したが勿論、ポート噴射式の内燃機関に本発明を適用してもよい。また気筒の数や吸気バルブ、排気バルブの数、詳細なバルブタイミングや燃料噴射タイミングといった具体的な態様は上記実施形態のものに限定されることはなく、既存のものを含め、種々の態様のものを適用することができる。
【００３１】
その他、各部の具体的構成についても上記実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は自動車等に好適に用いられる内燃機関として利用することができる。
【符号の説明】
【００３３】
１…吸気通路
２…スロットル弁
１８…インジェクタ
３６…排気バルブ
３７…吸気バルブ
３８…燃焼室
３８ａ…外周部
６５…導入通路
６５ｂ…燃焼室側開口部
６６…弁手段（電磁弁）
【図１】
2013050033.tif 000003
【図２】
2013050033.tif 000004
【図３】
2013050033.tif 000005